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【摘要】目的:研究中藥對骨質疏松大鼠骨骼肌形態(tài)學指標的影響。方法:SD雌性大鼠去勢后,分為正常對照組(SHAM)、去卵巢手術組(OVX)、雌激素組(OVX+ES)、中藥組(OVX+TCD),SHAM組、OVX組予蒸餾水,OVX+TCD予骨康灌胃給藥,OVX+ES組給予尼爾雌醇灌胃,正常對照組給予蒸餾水灌胃。治療3個月后取左側骨直肌檢測。結果:各指標中,去卵巢對照組與正常組比較均有顯著差異(P<0.01),表明骨質疏松大鼠模型的骨骼肌存在著較明顯的退變。激素組能明顯增粗骨骼肌纖維(P<0.01),中藥組次之(P<0.05),且中藥組與激素組比較無顯著差異;激素組能使骨骼肌橫截面積及骨骼肌纖維周長明顯增加(P<0.01),中藥組次之(P<0.05);且中藥組與激素組均能明顯減少單位面積骨骼纖維數(shù)目(P<0.01)。結論:中藥骨康能夠提高骨骼肌纖維橫截面積、周長,但其作用較雌激素弱。
【關鍵詞】骨質疏松;中藥;骨骼;肌形態(tài)學;大鼠
骨折是骨質疏松癥最為常見的繼發(fā)疾病,骨折后對運動能力、一般健康水平、社會行為能力、精神狀態(tài)等都有顯著的影響,甚至危及到生命。目前關于骨質疏松性骨折的研究中,除了認為骨質量降低是骨折發(fā)生的主要原因外,骨骼肌的退變也逐漸被人們所認識,在此次研究中我們觀察了中藥骨康對骨質疏松大鼠骨骼肌的作用,觀測肌形態(tài)學相關指標,探討中藥在治療骨質疏松癥過程中的多重作用。
1材料與方法
1.1藥物及試劑中藥骨康由淫羊藿、補骨脂、丹參、黃芪等10味中藥組成,其提取液含生藥量1.43g/mL,由廣州中醫(yī)藥大學附屬骨傷科醫(yī)院制劑室提供;尼爾雌醇片由上海華聯(lián)制藥有限公司生產,批號:060702。
1.2動物及分組選用6月齡健康雌性Sprague-Dawley(SD)大鼠58只,體重260~290g,清潔級,由廣州中醫(yī)藥大學實驗動物中心提供,合格證號:2003A010。隨機抽取10只作動物模型監(jiān)測,剩余48只隨機分為4組,分別為正常對照組(SHAM)、去卵巢手術組(OVX)、雌激素對照組(OVX+ES)、中藥組(OVX+TCD)。所有大鼠均在廣州中醫(yī)藥大學動物中心清潔級動物實驗室分籠飼養(yǎng),相對濕度40%~70%,溫度18~29℃,空氣潔凈度100000級,菌落數(shù)≤12.2個/皿,噪音≤60dB,晝夜明暗交替時間12/12h。自由進食標準飼料和飲用水。
1.3動物模型制備按去卵巢骨質疏松動物模型要求進行手術動物模型的制備[1]。用10%水合氯醛溶液按0.33mL/100g腹腔注射麻醉,俯臥位固定,在背部中1/3處剪毛,自腰椎背部中線向下作縱行切口長2~3cm,沿肩胛線分別于兩側肋下剪開腰肌,可見位于腎臟外下方的卵巢及與其相連的子宮角,對10只抽檢大鼠和OVX組、OVX+ES組、OVX+TCD組的大鼠均行手術結扎并切斷子宮角,完整切除雙側卵巢,切口縫合,完成手術造模;SHAM組大鼠行假手術,采用同樣的麻醉和手術入路,找到卵巢后,切除卵巢附近的部分脂肪后即關閉。切除的組織交專人檢查以確保組織的完整性,并通過組織學檢測確實組織的正確性。術后所有大鼠按1.6萬U/100g肌肉注射青霉素,每天1次,連續(xù)3d,防止術后感染。手術前、術后3月對抽檢大鼠分別采用DXA進行全身骨密度測定,用于證實本次實驗大鼠在切除卵巢術后3個月出現(xiàn)了骨質疏松的改變,造模成功。
1.4治療方法手術后正常飼養(yǎng)3月后開始治療,治療時間為3個月。SHAM組、OVX組以蒸餾水10mL/kg灌胃,1次/d;OVX+TCD組按4.8g/kg骨康(相當于臨床劑量的10倍),灌胃給藥,每天1次;OVX+ES組給予尼爾雌醇1mg/kg灌胃,使用前配成混懸液(濃度為0.167mg/mL),1次/周,正常對照組每天給予蒸餾水10mL/kg灌胃。
1.5取材方法實驗過程中SHAM組12號、OVX+TCD組8號在進行活體骨密度檢查時因麻醉過深死亡。剩余動物采用斷頭處死的方法,在治療后3個月后全部處死。處死后取左側股直肌稱量濕重后,分別放入10%中性福爾馬林磷酸緩沖液中固定待行組織學檢測。
1.6實驗指標測試方法
斷頭處死大鼠,取出左側股直肌分別用電子天平稱量濕重后,再放入10%中性福爾馬林磷酸緩沖液中固定24h,用70%~100%各級酒精脫水,二甲苯透明兩次,浸蠟,石蠟包埋、切片(片厚約5m)、HE染色,封固好的切片置于20×20倍鏡下觀察骨骼肌組織形態(tài)變化[2,3]并照取圖像,經由ImageProPlus5.0軟件測量骨骼肌纖維平均直徑、平均面積、周長及單位面積下骨骼肌纖維數(shù)量(由于均采用了400×圖像,具備同樣放大率及標尺,其數(shù)值結果即能進行比較分析,所以未進行實際單位換算)。
1.7統(tǒng)計方法全部計量資料采用x±s表示,統(tǒng)計處理軟件系統(tǒng)采用SPSS10.0。數(shù)據組間比較采用單因素方差分析(OnewayANOVA),造模手術前后數(shù)據采用自身配對T檢驗,兩種數(shù)據的相關性采用相關性分析。
2結果
2.1各組大鼠骨骼肌的變化肉眼檢查:各組大鼠股直肌大小、形狀均正常,外膜光滑,未見滲出物,表面及切面未見出血點及壞死灶。鏡下觀察:各組肌組織排列結構未見異常,間質未見明顯炎性細胞浸潤和血管增生。
2.2各組大鼠骨骼肌形態(tài)學指標比較如表1、圖1所示,各指標中,去卵巢對照組與正常組比較均有顯著差異(P<0.01),表明骨質疏松大鼠模型的骨骼肌存在著較明顯的退變。在改善去卵巢大鼠骨骼肌纖維直徑方面,激素對照組能明顯增粗骨骼肌纖維(P<0.01),中藥組次之(P<0.05),且中藥組與激素對照組比較無顯著差異;在改善去卵巢大鼠骨骼肌橫截面積和骨骼肌纖維周長方面,激素對照組能使骨骼肌橫截面積及骨骼肌纖維周長明顯增加(P<0.01),中藥組次之(P<0.05);在減少單位面積骨骼肌纖維的數(shù)目方面,中藥組與激素對照組均能明顯減少其數(shù)目(P<0.01)。
結果表明:中藥能夠在一定程度上改善骨骼肌的素質,但在本研究中,其能力較雌激素弱。
3討論
如果不考慮性別、年齡和身高,局部肌肉強度是決定整個骨骼強度的重要因素[4]。在日常生活中骨骼最大的載荷來自肌肉的主動收縮,研究顯示肌肉強度和肌肉含量與其附著骨骼的骨量呈正相關[2]。Frost[3]認為,肌力決定骨結構和骨量。張林提出[5]肌肉強度和骨強度具有緊密相關性,二者之間的比值處于恒定值,因此,如何保持肌肉強度,對控制后天的骨強度和骨量是十分重要的。童普德[6]提出:作為一個完整的運動功能單位,骨與肌肉是緊密聯(lián)系在一起的,肌力、肌組織質量和BMD之間顯著相關,通過肌肉的收縮對骨產生應力負荷,也是治療骨質疏松癥的有效方法。另外,肌肉強度增加的同時,不僅改善了病人的平衡能力、動作的敏捷度,從而預防跌倒,還能夠為骨骼系統(tǒng)提供強有力的動力系統(tǒng),防止骨關節(jié)系統(tǒng)的有害運動,在Anna[7]的研究中就提到,背肌肌力的增強,對老年婦女的駝背畸形有著明顯的預防作用,說明在維持脊柱的正常結構中有著非常重要的作用。骨骼肌衰弱是老年人常見的增齡性病癥。許多學者從不同角度探索了老年性骨骼肌衰弱的發(fā)病機理。絕大多數(shù)研究證實了增齡對老年人骨骼肌的運動單位募集水平、結構及代謝功能都產生很大的影響。肌纖維蛋白的含量可以在一定程度反映肌纖維面積和肌肉力量,肌肉的抗氧化能力可反映出肌肉的衰老程度。形態(tài)學方面研究指出,老年人骨骼肌肌力下降與肌肉體積萎縮正相關。肌肉的組織學檢查能對肌肉的形狀、功能狀態(tài)作一基本了解。
本研究中,大鼠切除卵巢后,相對于未切除卵巢的大鼠,骨骼肌在組織形態(tài)學上發(fā)生了改變,主要表現(xiàn)在骨骼肌纖維直徑、橫截面積、周長上的縮小,同時在單位面積上骨骼肌的數(shù)量是增大的,這些結果表明,大鼠經去勢后,骨骼肌存在著明顯的萎縮現(xiàn)象,這樣的變化最終導致的結果是骨骼肌力量、耐力等的降低,削弱了肌系統(tǒng)的運動能力。而經過激素及中藥治療后,各項指標均有顯著的提升,其效果以激素最為顯著,中藥稍弱。其中骨骼肌纖維的直徑、橫截面積和周長的增高趨勢一致,均是按激素、中藥、正常、去卵巢這樣一個順序遞增,且激素、中藥與正常組間均存在差異;而單位橫截面積上的骨骼肌纖維數(shù)量上雖然也存在同樣趨勢,但激素組與中藥組間未見明顯差異,這可能是因為我們只觀測了骨骼肌纖維的各項參數(shù),而肌纖維間組織在圖像分析中具有一定的干擾作用有關。
在絕經后髖部骨質疏松性骨折的風險研究中,有人提出:進行絕經后婦女髖部骨折風險的綜合預測時,必須同時考慮骨內因素與骨外因素,骨內因素主要指骨的量和質,而骨外因素主要是肌肉的狀況。肌肉無論是在參與神經肌肉功能發(fā)揮身體平衡與姿勢協(xié)調,還是參與摔倒力學中的能量吸收與保護性反應的過程中,都占有不可替代的地位[8]。所以保持肌肉質量和功能的正常對骨質疏松患者具有重要意義?,F(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn),淫羊藿、補骨脂等補腎中藥含有黃酮類物質,具有植物雌激素的作用特點,其中異黃酮具有控制雌激素受體的作用,既可表現(xiàn)較弱的雌激素作用,也可呈現(xiàn)雌激素拮抗劑的特點,并有種屬的特異性[9]。異黃酮作為較弱的雌激素激動劑或拮抗劑,可以抑制破骨細胞的活性,增強成骨細胞的活性,維持成骨細胞和破骨細胞之間的動態(tài)平衡,有效地預防和治療骨質疏松,又可避免或減少對機體帶來其他的副作用。
本實驗結果表明,中藥能夠在改善肌肉形態(tài)學方面,有一定作用,從而證明中藥能夠改善肌素質,但較雌激素弱。所以我們認為,中藥能夠在治療骨質疏松癥的同時,增強肌系統(tǒng)的素質,從而預防骨折發(fā)生,并減少運動損傷。但仍需深入研究,尋找更為安全有效的,在能夠治療骨質疏松癥的同時,又對肌系統(tǒng)具有較強作用的組方。
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